Tutaj prezentujemy szczegółowo protokół Golgi-Cox. Ta niezawodna metoda barwienia tkanek pozwala na wysokiej jakości ocenę cytoarchitektury w hipokampie i w całym mózgu, przy minimalnym rozwiązywaniu problemów.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy szczegółowo protokół Golgi-Cox. Ta niezawodna metoda barwienia tkanek pozwala na wysokiej jakości ocenę cytoarchitektury w hipokampie i w całym mózgu, przy minimalnym rozwiązywaniu problemów.
Kolce dendrytyczne to wypukłości z neuronalnych trzonów dendrytycznych, które zawierają synapsy pobudzające. Morfologiczne i rozgałęzione odmiany dendrytów neuronalnych w hipokampie są zaangażowane w poznanie i tworzenie pamięci. Istnieje kilka podejść do barwienia metodą Golgiego, z których wszystkie były przydatne do określania cech morfologicznych altan dendrytycznych i tworzenia wyraźnego tła. Obecna metoda Golgiego-Coxa (niewielka odmiana protokołu, która jest dostarczana z komercyjnym zestawem do barwienia Golgiego) została zaprojektowana w celu oceny, w jaki sposób stosunkowo niska dawka leku chemioterapeutycznego 5-flurouracylu (5-Fu) wpłynie na morfologię dendrytów, liczbę kolców i złożoność arboryzacji w obrębie hipokampa. 5-Fu znacząco modulował złożoność dendrytyczną i zmniejszał gęstość kręgosłupa w całym hipokampie w sposób specyficzny dla regionu. Przedstawione dane pokazują, że metoda barwienia Golgiego skutecznie wybarwiła dojrzałe neurony w CA1, CA3 i zakręcie zębatym (DG) hipokampa. Protokół ten informuje o szczegółach każdego kroku, dzięki czemu inni badacze mogą niezawodnie barwić tkanki w całym mózgu, uzyskując wysokiej jakości wyniki i minimalizując rozwiązywanie problemów.
Dendryty to największa część neuronów, które odbierają i przetwarzają presynaptyczne dane wejściowe1. Ich wyrostki dendrytyczne mają złożoną geometrię, w której gałęzie proksymalne mają większą średnicę niż gałęzie dystalne. W miarę rozwoju dendrytów tworzą one kilka połączeń z innymi neuronami w procesie zwanym arboryzacją dendrytyczną. Zakres i wzorzec tego rozgałęzienia określa ilość wejść synaptycznych, które dendryt może odpowiednio przetworzyć2.
Arboryzacja dendrytyczna jest niezbędnym procesem dla plastyczności zależnej od aktywności i prawidłowego rozwoju obwodów neuronalnych. Wydłużanie, retrakcja, rozgałęzianie i synaptogeneza to skomplikowane procesy, które obejmują wewnętrzne programy genetyczne i wpływy czynników zewnętrznych. Morfologiczne i rozgałęzione odmiany dendrytów neuronalnych w hipokampie są zaangażowane w procesy poznawcze i tworzenie pamięci3,4. Zmiany w złożoności dendrytycznej są związane ze zmianami patofizjologicznymi i behawioralnymi5. Nieprawidłowości są związane z kilkoma stanami chorobowymi, w tym zespołem łamliwego chromosomu X i zespołem Downa6.
Kolce dendrytyczne to wyspecjalizowane subkomórkowe przedziały altan dendrytycznych, które otrzymują bodźce pobudzające w obrębie ośrodkowego układu nerwowego. Istnieją trzy klasy morfologiczne kolców dendrytycznych, których nazwa zależy od ich wielkości i kształtu: 1) kolce grzybowe, które mają złożone gęstości postsynaptyczne z większą liczbą receptorów glutaminianu niż inne kolce7; 2) przysadziste kolce, które nie mają łodygi; oraz 3) cienkie kolce, które składają się z wydłużonego, wąskiego trzonu i kulistej głowy8. Objętość grzbietu dendrytycznego jest częściowo używana do ich zdefiniowania, przy czym cienkie kolce są na ogół mniejsze (0,01 μm3) w porównaniu z kolcami grzybów (0,8 μm3)9,10. Kolce stabilizują się wraz z dojrzewaniem. Na przykład cienkie kolce albo chowają się po kilku dniach, albo przekształcają się w kolce grzybowe. Alternatywnie, kolce grzybów są stosunkowo stabilne i mogą przetrwać przez dłuższy czas. Uważa się, że siła połączeń neuronalnych zależy od liczby kolców i/lub ich objętości11,12,13.
Klasyczna metoda barwienia metodą Golgiego i jej bardziej nowoczesne odmiany były przydatne do badania morfologii i gęstości kolców dendrytycznych. Jednym z unikalnych aspektów barwienia Golgiego jest to, że losowo barwi około 5% wszystkich neuronów, co pozwala na śledzenie poszczególnych neuronów14,15. Chociaż dokładny mechanizm, w którym metoda Golgiego barwi poszczególne neurony, jest nadal nieznany, zasada metody opiera się na krystalizacji chromianu srebra (Ag2CrO4)16,17. Istnieją trzy główne typy metody Golgiego: szybki Golgi, Golgi-Cox i Golgi-Kopsch18,19. Wszystkie trzy metody rozpoczynają się od początkowej fazy inkubacji w solach chromu przez kilka dni do miesięcy, ale istnieją między nimi pewne kluczowe różnice. Szybki Golgi wykorzystuje w pierwszym etapie tetratlenek osmu, podczas gdy Golgi-Kopsch zawiera paraformaldehyd. Po barwieniu zarówno w rapid-Golgi, jak i Golgi-Kopsch następuje inkubacja w 1-2% roztworze azotanu srebra przez około 7 dni. Metoda Golgiego-Coxa wykorzystuje chlorek rtęci i dwuchromian potasu zamiast azotanu srebra, a czas impregnacji wynosi 2-4 tygodnie. Tkanki są następnie cięte na sekcje i szybko umieszczane w rozcieńczonym roztworze amoniaku, a następnie utrwalaczem fotograficznym w celu usunięcia soli. Spośród tych trzech typów, metoda Golgiego-Coxa jest uważana za najlepszą w barwieniu dendrytycznych altan bez dużej ingerencji tła, częściowo dlatego, że artefakty kryształowe nie występują na powierzchni tkanki (w przeciwieństwie do szybkiej metody Golgiego)17,20,21.
Obecna metoda jest niewielką odmianą protokołu dostarczanego z komercyjnym zestawem do barwienia Golgiego i została zaprojektowana, aby ocenić, jak stosunkowo niska dawka 5-Fu wpłynie na dendrytyczne cechy morfologiczne i gęstość kręgosłupa. Wszelkie uzyskane dane mogą dostarczyć dalszych informacji na temat tego, jak chemioterapia wpływa na obwody neuronalne.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie ze standardami etycznymi zatwierdzonymi przez Instytucjonalną Komisję ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt na UAMS.
1. Zwierzęta i paradygmat wstrzykiwania 5-Fu
2. Procedura eutanazji i ekstrakcja mózgu
3. Barwienie metodą Golgiego i preparacja tkanek
4. Podział na sekcje
5. Barwienie po
6. Montaż, czyszczenie i pokrywanie
7. Zdobądź stos obrazów
8. Śledzenie neuronów
9. Analiza
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wpływ leczenia 5-Fu na arboryzację dendrytyczną i złożoność w hipokampie wycinków mózgu zabarwionych metodą Golgiego został określony ilościowo i prześledzony za pomocą dostępnego na rynku oprogramowania do obrazowania. Po śledzeniu arboryzację dendrytyczną, gęstość kręgosłupa i morfologię kręgosłupa analizowano za pomocą analizy Sholla i wskaźnika złożoności dendrytycznej (DCI). Analiza Sholla to ilościowa metoda analityczna, która może być wykorzystana do określenia morfologii trzpieni ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W porównaniu z bardziej nowoczesnymi technikami, metoda Golgiego-Coxa ma kilka zalet, które sprawiają, że jest preferowaną metodą badania morfologii kręgosłupa: 1) barwienie może być stosowane do praktycznie każdej tkanki, 2) podstawowa konfiguracja mikroskopu świetlnego to wszystko, co jest potrzebne do uzyskania obrazów opartych na Golgim, 3) obrazowanie Golgiego-Coxa jest szybsze niż obrazowanie konfokalne oraz 4) wybarwione skrawki Golgiego są żywotne przez kilka miesięcy do lat dłużej niż próbki znakowane fluorescen...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Ta praca była wspierana przez grant pilotażowy w ramach NIH P20 GM109005 (A.R.A.) oraz przez program Center for Translational Neuroscience IDeA w GM110702.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw superGolgi | Bioenno Nauki Przyrodnicze | 30100 | Zawiera materiały niebezpieczne. |
| PBS 10x koncentrat w proszku | Fisher | BP665-1 | |
| Triton X-100 | Sigma | 9002-93-1 | |
| Permount | Rybacy | SP 15-100 | |
| Pokrywa przesuwna | Rybacy | 12-546-14 | |
| Pipeta transferowa 7 ml | Globe Naukowy | 135030 | |
| Probówki Falcon 10 ml | BD Nauki Biologiczne | ||
| 352099 Folia | Rybacy | 01-213-105 | |
| Płytka 12-dołkowa | BD Nauki Biologiczne | ||
| 200 proof Etanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
| Ksyleny | Acros Organics | 1330-20-7 | Niebezpieczne. |
| Permabond 200 | Permabond LLC | GF2492 | |
| Pipeta serologiczna 25 ml | Sigma | SIAL1489 | |
| Parafilm | Midsci | HS234526C | |
| Wibratom | Światowe instrumenty precyzyjne | Myszy męskie NVSLM1 | |
| C57Bl/6 | Laboratorium Jacksona | ||
| Axio Imager 2 | ZEISS | Wiele komponentów, szczegółowe informacje można znaleźć na stronie internetowej. | |
| Kamera AxioCam MRc | ZEISS | 426508-9902-000 | |
| Naczynie do barwienia, zestaw | Tissue-Tek | 62541-12 | |
| Nauki o mikroskopii elektronowej | 70312-20 | ||
| Zmotoryzowany napełniacz do pipet | Rybacy | 03-692-168 | |
| Neurolucida | mbf Bioscience | ||
| Odkrywca Neurolucida | mbf Bioscience | ||
| Pryzmat | Podkładka |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie